Υπερχορδές

Χορδές και Susy. Ένα από σοβαρά εμπόδια που υψώνονται στον δρόμο προς τη ενοποίηση είναι και το πρόβλημα των απειρισμών. Όσο πιο κοντά βρίσκονται τα μποζόνια- αγγελιοφόροι στα σωματίδια από τα οποία προέκυψαν, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ενέργειά τους. Η τιμή αυτή της ενέργειας δεν έχει όρια και μπορεί να γίνει άπειρη αφού στο Standard Model τα σωματίδια δεν έχουν διάσταση και σε κάθε στιγμή « κατοικούν» σε ένα γεωμετρικό σημείο του χώρου, οπότε τίποτα δεν εμποδίζει την απόσταση του αγγελιοφόρου να γίνεται μηδέν και την τιμή της ενέργειάς του να γίνεται άπειρη.

Το πρόβλημα αυτό στο τέλος της δεκαετίας του '60 κυοφόρησε την οπωσδήποτε πρωτοφανή ΙΔΕΑ των ΧΟΡΔΩΝ. Αντί να είναι αντικείμενα χωρίς διάσταση τα σωματίδια της Ύλης έγιναν απείρως λεπτές χορδές strings που ξεδιπλώνονται σε ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ, κάτι σαν πάρα πολύ λεπτά μακαρόνια.

Σύμφωνα με τη σχετική θεωρία, τα quarks είναι κατασκευασμένα από strings . Tα strings αυτά, τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων φορές μικρότερα από ένα άτομο περιγράφονται σαν μαθηματικές καμπύλες, απειροελάχιστες χορδές που υπάρχουν και κινούνται μέσα στο χωροχρόνο. Aυτά τα αντικείμενα, τόσο μικρά που δεν είναι ορατά ούτε με το πιο ισχυρό μικροσκόπιο, είτε είναι ανοιχτά σαν ένα κομμάτι σπάγκου είτε κλειστά σαν μια θηλιά. Kαθώς περιφέρονται στον υποατομικό μικρόκοσμο, οι χορδές αυτές πάλλονται σαν τις χορδές ενός βιολιού. Mόνο που αντί να παράγουν μουσικούς ήχους, οι πολύπλοκες αρμονίες τους παράγουν ενέργεια και κατά συνέπεια (σύμφωνα με τη θεωρία του Einstein) μάζα, δηλαδή τα στοιχειώδη σωματίδια από τα οποία είναι κατασκευασμένο ολόκληρο το σύμπαν.

Οι πρώτοι υπολογισμοί με βάση την έννοια ΧΟΡΔΗ δεν ήταν ενθαρρυντικοί και οι θεωρητικοί κατέφυγαν στη βοήθεια της Υπερσυμμετρίας, στην αγκαλιά της Susy. Οι χορδές έγιναν ΥΠΕΡΧΟΡΔΕΣ.

Η Υπερσυμμετρία ωστόσο έφερε και έναν καλεσμένο έκπληξη, το σωματίδιο βαρυτόνιο τον αγγελιαφόρο της βαρύτητας. Έτσι χωρίς να το επιδιώξουν, μολονότι το αρχικό κίνητρο ήταν να ξεφορτωθούν το άπειρο οι φυσική εισήγαγαν στη θεωρία των Υπερχορδών και τη Βαρύτητα. Η θεωρία των Υπερχορδών ΔΕΙΧΝΕΙ ΝΑ ΥΠΟΣΧΕΤΑΙ ΤΗΝ ΤΟΣΟ ΑΝΑΜΕΝΟΜΕΝΗ ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΕΣΣΑΡΩΝ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ.

Η θεωρία των Υπερχορδών - Superstring Theory - μας λέει ότι οι υπερχορδές έχουν ένα ελάχιστο μήκος στα 10^-33 εκατοστά που δεν είναι άλλο από το λεγόμενο «μήκος του Planck» στο οποίο η βαρύτητα θεωρείται ισοδύναμη με τις άλλες αλληλεπιδράσεις. Κεντρική θεώρηση είναι ότι καθένα από τα σωματίδια Ύλης/ μάζας και Ύλης/ ακτινοβολίας, είναι μία συγκεκριμένη ΕΚΔΗΛΩΣΗ ΤΩΝ ΔΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΥΠΕΡΧΟΡΔΩΝ. Και αυτό ισχύει τόσο για τα «σαν το ηλεκτρόνιο» όσο και τα «σαν το φωτόνιο» στοιχειώδη σωματίδια αλλά και για τα πρωτόνια που δεν θεωρούνται στοιχειώδη. Όπως δηλαδή κάθε χορδή μιας κιθάρας παράγει ποικίλους ήχους που συνοδεύονται από τις αρμονικές του έτσι και οι χορδές παράγουν διάφορους αρμονικούς ήχους, που εκδηλώνονται στο Σύμπαν ως ηλεκτρόνια, φωτόνια και κουάρκ. Η ενέργεια κάθε είδους δόνησης αντιστοιχεί σε ένα σωματίδιο του οποίου η μάζα είναι ίση με την ενέργεια δόνησης δια της τετραγώνου της ταχύτητας του φωτός. Έτσι το πρωτόνιο ( που σύμφωνα με το Standard Model συγκροτείται από τρία κουάρκ ) δεν είναι παρά ένα τρίο υπερχορδών που ταλαντώνονται, με κάθε υπερχορδή να αντιστοιχεί σε ένα κουάρκ. Το άτομο που είναι ένας συνδυασμός πρωτονίων , νετρονίων και ηλεκτρονίων διαθέτει περισσότερους ακόμα συνδυασμούς στη δική του ορχήστρα. Παντού γύρω μας οι υπερχορδές πάλλονται και ο Κόσμος είναι μια μεγάλη συμφωνία.

Ο ρόλος της SUSY ήταν ιδιαίτερα σημαντικός. Γρήγορα φάνηκε ότι η Υπερσυμμετρία δεν είναι μόνο βιτρίνα. Εκτός από το αισθητικό πλεονέκτημα ότι ενοποιεί όλα τα σωματίδια του Σύμπαντος, εξουδετερώνει και τις αποκλίσεις της θεωρίας των χορδών.

Η θεωρία των Υπερχορδών δεν έχει ακόμα επαληθευτεί εργαστηριακά και υπάρχουν αρκετές αμφισβητήσεις της. Ένα από τα σοβαρά προβλήματα που εμφανίστηκαν ήταν το γεγονός ότι υπήρχαν πέντε συνεπείς θεωρίες χορδών και δύσκολα δέχεται κανείς πέντε διαφορετικές θεωρίες για το Σύμπαν. Το 1994 οι Έντουαρντ Γουίτεν και Πολ Τάουνσεντ στο Cambridge, μέσα από μαθηματική επεξεργασία, κατέληξαν στο ότι οι πέντε θεωρίες χορδών ήταν ίδιες ήταν διαφορετικές προσεγγίσεις της ίδιας μυστηριώδους θεωρίας με 11 διαστάσεις. Ο Έντουαρντ Γουίτεν ονόμασε τη θεωρία αυτή Θεωρία-Μ. Η νέα θεωρία δεν ενοποιούσε απλώς τις πέντε διαφορετικές θεωρίες αλλά έδινε και μία απάντηση στο αίνιγμα της Υπερβαρύτητας.